(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体構成エレメントであって、少なくとも１つの半導体ボディー（３）及び１つのケーシングベースボディー（２）を備えており、ケーシングベースボディーが半導体構成エレメントの組み立てのために、該ケーシングベースボディーの外側に支持面を有しており、該支持面に、表面金属被覆によって複数のろう付け接続部（１）を形成してあり、該ろう付け接続部（１）が複数のろう付け接続部列を成している形式のものにおいて、ろう付け接続部列間の間隔が、１つのろう付け接続部列の隣接する２つのろう付け接続部間の間隔と同じであり、
ケーシングベースボディー（２）に、表面金属被覆によって導体路構造（７）が形成されており、該導体路構造（７）によってろう付け接続部（１）が形成されており、該ろう付け接続部（１）及び前記導体路構造（７）が、ケーシングベースボディー表面に設けられた切欠き内に配置されており、このような構成により、前記導体路構造（７）間にウエブ（８）が形成されていることを特徴とする、表面金属被覆を備える半導体構成エレメント。
【請求項２】
ろう付け接続部列が互いに平行に配置されている請求項１記載の半導体構成エレメント。
【請求項３】
ろう付け接続部列がケーシングの対称軸線を基準として互いに対称的に配置されている請求項１又は２記載の半導体構成エレメント。
【請求項４】
ケーシングベースボディーが成形材料によって形成されている請求項１から３のいずれか１項記載の半導体構成エレメント。
【請求項５】
成形材料がポリフタルアミドを含んでいる請求項４記載の半導体構成エレメント。
【請求項６】
支持面に、同じ数のろう付け接続部（１）を備えた２つのろう付け接続部列が設けられている請求項１から５のいずれか１項記載の半導体構成エレメント。
【請求項７】
ケーシングベースボディー（２）に、表面金属被覆によって導体路構造（７）が形成されており、前記ケーシングベースボディー（２）が切欠きを備えており、該切欠き内に半導体ボディー（３）が配置されており、前記導体路構造（７）が前記切欠き内で前記半導体ボディー（３）への接触のための線材接続領域（５）及びチップ接続領域（４）を形成している請求項１から６のいずれか１項記載の半導体構成エレメント。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項記載の半導体構成エレメントを発光ダイオード、フォトダイオード及び反射型ライトバリアを製造するために用いることを特徴とする、半導体構成エレメントの使用法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】  本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、表面金属被覆を備える半導体構成エレメントに関する。
【０００２】  表面金属被覆を備える半導体構成エレメントは、例えば米国特許第５０８１５２０号明細書により公知である。該明細書には、１つの半導体ボディー及び１つのサブストレートを備える半導体構成エレメントが開示してあり、サブストレートが主面に導体路構造の形の表面金属被覆を有している。半導体ボディーが導体路構造の１つの部分領域に接続される。導体路構造の別の部分領域が構成エレメントの接続領域として用いられる。
【０００３】  表面金属被覆として形成されたこの種の接続面は、例えば米国特許第５９２９５１６号明細書によって公知のいわゆるMID・技術(MID= Molded InterconnectedDevice)若しくはCIMID・技術(CIMID= Chip Integrated Molded InterconnectedDevice)の分野でも用いられる。
【０００４】  米国特許第５０８１５２０号明細書に開示してあるように、接続面は通常はケーシング外側縁部若しくはサブストレート外側縁部の近傍に形成されている。公知の１つの接続部パターンにおいては、接続面が、ケーシングの相対する２つの外側縁部に沿って延びる平行な２つの列に配置されている。
【０００５】  この場合には欠点として、構成エレメントのろう付け接続された状態で構成エレメントが熱交番負荷を受けると、ろう付け接続部が裂断されやすい。熱交番負荷は通常の作動時に、例えば外気温の季節変化によって、例えばスポーリングテストのような品質検出処置、及び熱衝撃によって、若しくはろう付け接続過程自体によって生じる。
【０００６】  本発明の課題は、表面金属被覆を備える半導体構成エレメントを改善して、該半導体構成エレメントの熱的な特性、例えば耐熱性若しくは熱負荷容量が改善されるようにすることである。さらに構成エレメントが安価に製造可能でありたい。
【０００７】  前記課題を解決するために本発明では、少なくとも１つの半導体ボディー及び１つのケーシングベースボディーを備える半導体構成エレメントであって、この場合、ケーシングベースボディーが半導体構成エレメントの組み立てのために１つの支持面を有しており、該支持面に、表面金属被覆によって複数のろう付け接続部を形成してあり、該ろう付け接続部が複数のろう付け接続部列を成している形式のものにおいて、ろう付け接続部列の間隔ができるだけ小さく保たれている。
【０００８】  できるだけ小さい間隔は、所定の範囲の間隔を意味しており、該範囲の下限が、個別の接続部間の必要な絶縁によって、かつ特にろう付け過程の際の構成エレメントの作動条件に基づき規定される。該間隔は特に、構成エレメントの仕様条件内で接続部間の短絡を起こさない大きさに選ばれている。
【０００９】  ろう付け接続部列間のできるだけ小さい間隔の別の尺度が、半導体産業で通常用いられる接続パターン寸法によって規定される。ろう付け接続部列間の間隔が有利には、１つのろう付け接続部列の隣接する２つのろう付け接続部間の間隔とほぼ同じである。
【００１０】  前記間隔の範囲の上限が一面では、ケーシング材料の熱膨張係数と基板材料の熱膨張係数との差異によって、かつ他面では、構成エレメントに設定される温度領域によって規定される。該上限は、使用される材料にとって簡単なスポーリングテストによって求められる。これによって、ろう付け接続部列間の間隔をどれだけ小さく選び得るかが明らかになり、従って、構成エレメントの所定の温度領域内で、表面金属被覆若しくはろう付け接続部の熱膨張に起因する損傷を避けることができる。熱膨張に起因する損傷は特に、ろう付け接続部を介して基板上に取り付けられた構成エレメントにおいてケーシングベースボディーと基板との間の応力の結果として生じるものであり、この場合、応力は基板とケーシングベースボディーとの異なる熱膨張に起因するものである。
【００１１】  本発明においては、表面金属被覆若しくは、ろう付け接続部若しくは、組み立てた状態でろう結合部の損傷、例えば表面金属被覆の剥離若しくはろう結合部の破損のおそれが効果的に減少される。さらに本発明によって、構成エレメントに設定される温度領域を拡大することができる。
【００１２】  本発明のさらなる利点として、ろう付け接続部の密な配置に基づき、接続部パターンがケーシング寸法に左右されない。
【００１３】  本発明の特に有利な実施態様では、ろう付け接続部列が互いに平行に配置されており、それというのはこれによって個々のろう付け接続部の特に密な配置が可能であるからである。このような配置は自動実装装置を用いる場合にも有利である。
【００１４】  さらに、ろう付け接続された構成エレメントの機械的な安定性に関連して有利には、両方の導体路がケーシングの対称軸線を基準として互いに対称的に配置されている。
【００１５】  本発明の有利な実施態様では、ろう付け接続部がケーシングの切欠き内に配置されている。ろう付け接続部をケーシングの切欠き内に配置することに基づきろう付け接続部間に生じるウエブによって、ろう付け接続部と基板表面との間の間隔が正確に規定される。さらに、個別のろう付け接続部間の絶縁性が高められ、誤ったろう付けブリッジ、即ちろう付け短絡の発生が避けられる。
【００１６】  本発明の有利な実施態様では、ケーシング成形材料としてPPA(Polyphthalamid[ポリフタルアミド])が用いられる。これによって、構成エレメントの著しく経済的な製造が可能である。さらにPPAは利点として自動製造機械によって容易に成形され、かつ加工される。本発明はPPAの使用を可能にし、それというのは、PPA-構成エレメントケーシング若しくは基板の異なる熱膨張係数に起因する不都合な効果若しくは作用が減少されるからである。これとは逆に公知技術の構成エレメントにおいては、基板材料に適合された熱膨張係数を有する特殊なケーシング材料が用いられねばならない。このような材料、例えばLCP(Liquid Crystal Polymer[液晶ポリマー])はPPAよりも著しく高価で、加工しにくいものである。
【００１７】  本発明の有利な実施態様では、同じ数のろう付け接続部をそれぞれ備えていて互いに小さい、即ち狭い間隔で配置された２つのろう付け接続部列が設けられている。このような配置構成によって、ろう付け接続部と半導体ボディーとの電気的な接続のために必要な導体路構造が簡単になる。
【００１８】  熱衝撃に対する耐久性に関連して本発明は、公知技術の構成エレメントに比べて著しく多くの数の接点接続部を可能にする。
【００１９】  以下に本発明を図示の実施例に基づき詳細に述べる。
【００２０】  図１ｂは、MID-技術で製造された半導体構成エレメントの断面を示している。MID・技術若しくはCIMID・技術において、ケーシングとして切欠きを備えたベースボディー２が用いられており、切欠き内に半導体ボディー３が配置されている。ケーシングベースボディー２に表面金属被覆によって導体路構造７を形成してあり、導体路構造が切欠き内で半導体ボディー３への接触のための線材接続領域５及びチップ接続領域４を形成している。半導体ボディー３と導体路構造７との間の電気的な接続が、図示の例では線材接続部６を介して行われている。
【００２１】  ケーシングの外側に、導体路構造７によってろう付け接続部１が形成されている。チップ接続領域４若しくは線材接続領域５とろう付け接続部１との間の電気的な接続が、同じく導体路７によって行われており、該導体路がケーシングベースボディー２の表面に沿って延びている。
【００２２】  図１ａにケーシングの、ろう付け接続部１の形成された面が示してある。全体で６つのろう付け接続部が、２列に、それぞれ３つずつ配置されており（本発明において数は限定されるものではない）、列が互いに平行に延びていて、かつ互いに近づけて、即ち密に配置されている。このような密な配置によって、ケーシングベースボディー２の熱膨張に起因するろう付け接続部１の著しいずれが避けられる。ずれはここでは、長い時間にわたって生じる加熱若しくは冷却の際のケーシングベースボディー２の膨張若しくは収縮に基づき、ろう付け接続部１が基板に対して移動する距離を意味している。構成エレメントの熱に関連して、本発明によって達成される作用効果は、ずれの大きさがろう付け接続部間の間隔に対して一次関数的に比例しており、従って、ろう付け接続部間の小さい相互間隔での密な配置によってろう付け接続部のずれも減少されることに基づいている。ずれの減少が、構成エレメントのろう付け接続された状態でろう付け箇所の応力の減少をもたらし、これによってろう付け箇所の破損のおそれを減少させる。
【００２３】  比較のために図３に、公知技術(Stand der Technik)のろう付け箇所配置が示してある。この場合には、ろう付け接続部１ａ，１ｂが２つの列に沿ってケーシング縁部の近くに配置されている。従って、それぞれ相対するろう付け接続部１ａ，１ｂは互いに遠く隔てられている。このような隔たりは、熱膨張若しくは熱的交番負荷の際のろう付け箇所の大きなずれをもたらすことになる。
【００２４】  図２は別の実施例の斜視図である。この場合には、導体路７及びろう付け接続部１がケーシング表面に設けられた切欠き内に配置されている。導体路間に形成されたウエブ８が、構成エレメントの組み込まれた状態で基板に直接に当接して、ろう付け接続部１と基板との間の間隔を正確にかつ再現可能に規定する。このような規定によって、基板と構成エレメントとの間のろう付け接続の品質がさらに高められる。
【００２５】  さらに、ウエブ８によって個別のろう付け接続部１が互いに効果的に絶縁される。これによって、実装の際の個別のろう付け接続部１間の誤ったろう付けによる短絡が避けられる。
【００２６】  ケーシング材料としては例えばPPAのような熱可塑性プラスチックが用いられる。このような材料は、射出成形によるケーシングの製造にとって有利であるものの、熱膨張係数の点で、例えばFR4のような典型的な基板材料の熱膨張係数と著しく異なっている。
【００２７】  基板材料の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する別の材料、例えばLCPは著しく高価であり、射出成形での処理が困難あり、金属被覆がPPAよりも困難である。本発明に基づく構成エレメントにおいてはケーシング成形材料としてPPAのような熱可塑性プラスチックが有利に用いられる。
【００２８】  CIMID・技術による図示のケーシングは、三次元の大きな構成エレメント構造の形成のために適している。このようなケーシングの別の使用範囲として、光学的な構成エレメント、例えば発光ダイオード、フォトダイオード及び反射型ライトバリアがあり、この場合、切欠きが半導体ボディー上でビーム透過性の適当な材料で閉鎖される。本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、表面金属被覆を有する構成エレメントのための多様な接続部構成に用いられて、該構成エレメントの組み立てられた状態での熱的な負荷容量を増大させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】  本発明に基づく半導体構成エレメントの平面図。
【図１ｂ】  本発明に基づく半導体構成エレメントの断面図。
【図２】  本発明に基づく半導体構成エレメントの別の実施例の斜視図。
【図３】  公知技術の半導体構成エレメントの平面図。
【符号の説明】  ２  ベースボディー、  ３  半導体ボディー、  ４  チップ接続領域、  ５  線材接続領域、  ６  線材接続部、  ７  導体路構造、  ８  ウエブ
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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